洗衣凝珠配方的研发与优化 《云南化工》 2022年8期
Posted: 2022-08-24
洗衣凝珠配方的研发与优化 《精细与专用化学品》 2022年8期
林 凯
（上海喜赫精细化工有限公司，上海 201620）
摘 要：PO嵌段脂肪酸甲酯乙氧基化物FMEE无凝胶化现象，冷水易溶，具有优异的渗透力和控泡能力，在洗涤过程中可缩短衣物浸泡时间，提高漂洗效率，并能达到省时节水的效果。以非离子表面活性剂PO嵌段脂肪酸甲酯乙氧基化物FMEE和阴离子表面活性剂伯烷基磺酸钠PAS-80作为洗衣凝珠基础液的主洗成分，通过单因素试验确定了FMEE和PAS-80按照1:1复配可获得最佳的净洗效果。
关键词：嵌段；FMEE；凝胶化；低泡沫；洗衣凝珠
The research and optimization of formulation for laundry bead
LIN Kai
（Shanghai Xihe Fine Chemical Co.,Ltd, Shanghai,201620, China）
Abstract：The PO blocked fatty acid methyl ester ethoxylates FMEE is soluble in cold water and has excellent permeability and foam control ability, which has no gelation phenomenon. The FMEE can reduce the soaking time of clothes, improve the washing efficiency and save time and water in the washing process. Non-ionic surfactant PO blocked fatty acid methyl ester ethoxylates FMEE and Anionic surfactant pas-80 were used as the main cleaning ingredients in the base solution of laundry beads. FMEE and PAS-80 can get the best cleaning effect according to 1:1 compounding. through single factor test.
Key words： blocked; FMEE; gelation t; low foaming; laundry beads
作为“第三代洗衣技术”，洗衣凝珠不仅在方便程度上远超洗衣液和洗衣粉，从清洁效力方面，也存在一定的优势，其有效清洁成分普遍高于国家标准洗衣液配方。相比过去的传统洗衣产品，洗衣凝珠将多重成分融合为一种产品，使用更加方便与快捷。
洗衣凝珠又称洗衣胶囊，是一款专为机洗设计的产品，其特有的低泡浓缩配方，更易漂洗，具有投放方便、定量分装、多效合一和外型时尚等特点，日益受到年轻消费者的青睐。洗衣凝珠将超浓缩洗衣液包裹于水溶性薄膜中，遇水即溶无残留，使用时直接将凝珠丢入洗衣机内，这就要求洗衣凝珠的原料遇水即溶，低泡易漂，PO嵌段脂肪酸甲酯乙氧基化物FMEE无凝胶化现象，冷水易溶，具有优异的控泡性能，易于漂洗并能增强衣服之间的摩擦力，有利于对顽固污垢的去除，提高机洗的效率[1]。以非离子PO嵌段脂肪酸甲酯乙氧基化物FMEE和阴离子伯烷基磺酸钠PAS-80作为洗衣凝珠的主体成分，并通过实验确定了两种原料的最佳比例。
1 实验部分
1.1 主要试剂与仪器
试剂与材料：PO嵌段FMEE（TEXZO-98固含量98%）、伯烷基磺酸钠PAS-80（固含量80%）、FMES（固含量70%）、无磷乙二胺二邻苯基乙酸钠EDDHA-Na均为工业级，上海喜赫精细化工有限公司；椰子油酸、嵌段聚醚L61、L64工业级，上海清奈实业有限公司；甘油、丙二醇、甲酸、氯化钙、一乙醇胺分析级，国药集团化学试剂有限公司；蛋白酶、纤维素酶、淀粉酶，诺维信生物技术有限公司；炭黑污布、蛋白污布、皮脂污布，中国日用化学工业研究院。
仪器：XPR精密电子天平，梅特勒-托利多；RHLQ-II立式去污机，上海银泽仪器设备有限公司；罗氏泡沫仪，上海隆拓仪器设备有限公司；电热恒温水浴锅，太仓永进实验仪器有限公司；Sigma 702自动表面张力仪，上海大昌洋行有限公司，WSD-3G白度仪，上海时和仪器有限公司。
1.2测试方法
1.2.1泡沫性能 参照GB/T17462-1994方法测试，罗氏泡沫仪测试质量分数为 0.25%待测溶液，测定温度为 (40±1)℃，以液流停止后30s和3min所形成的泡沫毫升数表示结果。
1.2.2 凝固点 参照GB/T3535-2006方法测试。待测样品原液置入试管中，低温条件下放置1h，将试管90度倾斜放平，5s无明显流动即为凝固状态，记录出现凝固状态的温度。
1.2.3 凝胶范围 将表面活性剂配制成10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%的水溶液，搅拌均匀，观察流动性，不流动即为凝胶现象发生。
1.2.4乳化性能 考虑衣物污垢以动植物油为主，将花生油和猪油按照1:1混合均匀，取10g混合油与50ml10g/L的表面活性剂溶液置入100ml烧杯，高速搅拌5min后，记录油水分离10ml的时间。
1.2.5表面张力 采用Sigma 702自动表面张力仪测定1%试样水溶液的表面张力。
1.2.6润湿性与渗透性测试 参照标准HG/T2575-94，无外力存在下标准帆布片轻放于0.2%待测溶液表面，记录从样布放入到完全润湿所需时间和开始沉降的时间。
1.2.7 HLB值（亲水疏水平衡值）测试 根据水数法，在1,4二氧六环与苯溶剂体系测试HLB值。
1.2.8分散力 分散指数法测定钙皂分散力，取50ml0.5%的油酸钠和300ml硬水于带塞量筒中，加入一定数量的待测溶液，至量筒内液体无沉淀无絮凝物。计算分散指数LSDP%=m分散剂/0.25，分散指数越小分散力越好。
1.2.9去污性能 参照GB/T13174-2008方法，立式去污机在30℃条件下对炭黑、蛋白、皮脂三种污布进行去污试验。将洗涤前后的白度差值结果除以标准洗衣液的结果计算出去污指数。
2 结果与讨论
2.1 PO嵌段FMEE 基础性能
分别测试PO嵌段脂肪酸甲酯乙氧基化物FMEE的凝固点、HLB值、泡沫、渗透力、乳化力、分散力等基础指标，并与同类型的丙二醇嵌段聚醚和几种常用的非离子脂肪醇聚醚进行比较，数据见表1。
表1，FMEE与其它表面活性剂的性能
Table 1 Performance of FMEE and other surfactants
|
名称 |
HLB值 |
凝固点/℃ |
30S泡高/ml |
3min泡高/ml |
表面张力 mN/m |
润湿性/s |
渗透力/s |
乳化力/ml |
分散力/% |
浊点/℃ |
凝胶现象 |
|
FMEE |
12.1 |
-5 |
5 |
0 |
27 |
5 |
9 |
6 |
80 |
60 |
无 |
|
L61 |
3.3 |
-20 |
1 |
0 |
40 |
不润湿 |
不沉降 |
12 |
246 |
24 |
无 |
|
L64 |
14.8 |
10 |
4 |
0 |
41.5 |
不润湿 |
不沉降 |
12 |
382 |
58 |
无 |
|
AEO-7 |
12.2 |
11 |
132 |
125 |
27.8 |
12 |
15 |
5 |
60 |
45 |
明显 |
|
1309 |
13.2 |
19 |
101 |
88 |
27.5 |
8 |
13 |
6 |
53 |
68 |
明显 |
|
1009 |
14.5 |
10 |
85 |
70 |
28 |
6 |
11 |
8 |
82 |
69 |
不明显 |
由 表1可知，PO嵌段FMEE的润湿性和渗透性非常优异，要好于AEO-7、1309、1009等表面活性剂，PO嵌段FMEE能快速润湿纤维表面，沿污垢边缘渗透进入污垢与纤维结合处，降低纤维表面张力减弱污垢与纤维的结合力，可以加速污垢的剥离[2]。PO嵌段FMEE分子结构中同时具有环氧乙烷和环氧丙烷结构，结构与L61、L64相似[3]，具有低发泡的特点，泡沫明显低于AEO-7等非离子表活，有利于机洗的过水漂洗，低泡沫也可增加衣物在洗衣机内的相互摩擦，有助于对污垢的清洗，另外PO嵌段FMEE在任何温度范围内均没有凝胶化的点，适用于纺织品的冷水洗涤[4]。在乳化和分散力方面，PO嵌段FMEE的乳化力介于AEO-7和1309之间，由于碳链较短，分散力较差，分散性能不如AEO-7和1309。
2.2 PO嵌段FMEE与PAS-80的复配的去污效果
非离子类型表面活性剂在清洗过程中，表现出优异的乳化和耐硬水的性能，缺陷是持久力不够[5]，非离子表面活性剂是通过亲水亲油端，将污垢乳化成微乳颗粒并悬浮于工作液中，随着污垢脱落量的增加，非离子表面活性剂消耗的越多，导致净洗力下降严重[6]。阴离子型表面活性剂的亲水基带负电荷，可以与带负电荷的污垢产生静电排斥作用，与带正电荷的污垢产生静电吸引作用，两种静电作用都可将污垢松动并加速剥离脱落[7]。因此将非离子和阴离子复配是提高洗涤工作液耐久性的有效途径。伯烷基磺酸钠PAS-80渗透与清洗力强，选择伯烷基磺酸钠PAS-80作为阴离子类表面活性剂与低泡沫PO嵌段FMEE复配，并通过单因素试验确定PO嵌段FMEE和PAS-80的最佳用量比例。
表2，不同比例FMEE与PAS-80的去污性能
Table 2 Decontamination performance of FMEE and PAS-80 with different proportion
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
|
FMEE |
100% |
85% |
65 |
50% |
35% |
15% |
0 |
|
PAS-80 |
0 |
15% |
35% |
50% |
65% |
85% |
100% |
|
去污指数（炭黑） |
13.12 |
13.85 |
15.55 |
17.72 |
17.18 |
14.90 |
15.28 |
|
去污指数（蛋白） |
5.37 |
5.31 |
7.02 |
7.09 |
7.35 |
8.20 |
8.78 |
|
去污指数（皮脂） |
15.97 |
14.69 |
14.71 |
13.52 |
10.38 |
9.92 |
7.52 |
通过表2 可知，PO嵌段FMEE对皮脂污布的去污效果较明显，说明非离子表面活性剂的乳化作用有利于油脂的清洗。阴离子表面活性剂PAS-80对蛋白污垢的去污明显，被氧化的蛋白质污垢层是一种拒水、拒油的坚固硬膜，阴离子表面活性剂对该类型污垢有剥离的作用[8]。综合三种污布的去污表现，以PO嵌段FMEE和伯烷基磺酸钠PAS-80按照1:1复配作为主洗表面活性剂成分。
2.3洗衣凝珠基础液的配方
根据2.2的实验结果，以PO嵌段FMEE和伯烷基磺酸钠PAS-80按照1:1作为洗衣凝珠基础液的主洗剂成分，复配其它必要的助洗剂成分，得到洗衣凝珠基础液的配方如表3，通过改变填充剂的用量，获得两种成本的配方。
表 3 ，基础液配方
Table 3 Formulation of base solution
|
类别 |
名称 |
配方比例 |
|
|
|
|
低成本 |
高成本 |
|
非离子表面活性剂 |
脂肪酸乙氧基化物FMEE |
17 |
32 |
|
阴离子表面活性剂 |
伯烷基磺酸钠PAS80 |
17 |
32 |
|
防串色剂 |
FMES |
8 |
12 |
|
助洗剂 |
油酸 |
2.5 |
2.5 |
|
防沉积剂 |
乙二胺二邻苯基乙酸钠 |
2.5 |
2.5 |
|
中和剂 |
一乙醇胺 |
1 |
1 |
|
填充剂 |
丙二醇 |
10 |
8 |
|
填充剂 |
甘油 |
40 |
8 |
|
助洗剂 |
蛋白酶 |
0.2 |
0.2 |
|
助洗剂 |
淀粉酶 |
0.2 |
0.2 |
|
助洗剂 |
纤维素酶 |
0.2 |
0.2 |
|
稳定剂 |
甲酸 |
1 |
1 |
|
稳定剂 |
氯化钙 |
0.02 |
0.02 |
|
其它 |
香精色素杀菌剂 |
适量 |
适量 |
将各种原料用均质混合机混合为液体洗涤剂，利用NZC-530型凝珠自动灌装机采用PVA水溶性膜进行灌装，制得单腔洗衣凝珠，每颗净重8g，其中低活性物含量的洗衣凝珠每颗成本约0.15元，高活性物含量的洗衣凝珠每颗成本约0.3元，参考QB/T5658-2021标准测试洗衣凝珠的相关性能测试数据如表4。
表 4 洗衣凝珠指标
Table 4 Indicators of laundry beads
|
|
低活性物 |
高活性物 |
|
外观 |
颗粒饱满 |
颗粒饱满 |
|
pH值(1%水溶液) |
7.45 |
7.32 |
|
总磷 |
0 |
0 |
|
抗压值 |
850N |
850N |
|
观察机洗泡沫 |
低泡沫 |
低泡沫 |
|
搅拌破膜速度 25℃ |
<280s |
<280s |
|
去污力 |
标准洗衣液5倍 |
标准洗衣液10倍 |
结论
1，PO嵌段FMEE的润湿性和渗透性要好于AEO-7、1309、1009等非离子表面活性剂，泡沫低，没有凝胶化的点，适用于民用纺织品的冷水洗涤。PO嵌段FMEE的乳化力介于AEO-7和1309之间，分散力不如AEO-7和1309。
2，PO嵌段FMEE对皮脂污布的去污效果较明显，阴离子表面活性剂伯烷基磺酸钠PAS-80对蛋白污垢的去污明显，PO嵌段FMEE与阴离子类型的伯烷基磺酸钠PAS-80，按照1:1等用量复配后有最佳的清洗效果。
参考文献
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